聚乳酸增强增韧研究+文献综述(5)
1.2.3 通过复合进行增韧
（1） 与各种纤文复合增加柔韧性
PLA 与纤文的复合材料是近年来受到广泛关注的全生物降解高分子体系，纤文素、纤文素衍生物以及天然植物纤文都可用作PLA 基复合材料的增强体或填料。
Brown 等[19]先用盐酸处理玻璃纤文（GF），利用酸与GF表面的碱金属氧化物反应，增加表面硅羟基含量，再分别采用聚醚型聚氨酯（PUR）预聚体和硅烷偶联剂来处理 GF，制备了相应的 GF增强聚乳酸复合材料，并对其界面及力学性能进行研究。
结果表明，当GF质量分数为20% 时，复合材料的缺口冲击强度和拉伸强度分别比纯 PLA 提高了111.9%和51.9%。因PUR预聚体既含有柔性的醚键，又含有活泼的异氰酸根端基，利用异氰酸根的反应活性，可与 PLA及GF表面羟基产生化学键合，进而在GF和PLA 基体之间产生一个柔性界面层。相比于硅烷偶联剂处理后的刚性黏接界面，这种柔性界面能有效改善 PLA 脆性。并且 PUR/PLA分子链有一个或多个柔性链段，经表面处理后，相互缠结，GF与PLA 复合后，相互缠结的不规则 PUR/PLA分子链在 PLA 基体中逐渐伸展，可与附近的 PLA基体形成柔性界面层，从而改善 PLA 脆性，提高其柔韧性。
纤文具有弹性模量大、塑性形变小、强度高等特点，与聚乳酸复合时，不仅能增强聚乳酸的机械强度，还能改善聚乳酸材料的脆性，使其由脆性转为韧性，从而使得聚乳酸的整体性能更加优越。
（2） 与纳米材料复合增加柔韧性
将填充剂以纳米尺度分散在聚乳酸基体中形成聚乳酸纳米复合材料，能显著提高聚乳酸的力学性能、气体阻隔性能、热性能、柔韧性及生物降解性等，所以聚乳酸纳米复合材料受到国内外学者及工业界的广泛关注[20]。
Balakrishnan等[21]采用低密度聚乙烯（LLDPE）和有机蒙脱土（MMT）制得新型聚乳酸纳米复合材料，其中 LLDPE/PLA分别采用 0/100、10/90 作为对比，MMT的加入量为 2%、4%作为对比，分析了复合材料的力学性能、热性能和结晶性。研究表明：经过 LLDPE增韧的聚乳酸，当添加 MMT时，纳米复合材料的杨氏模量和抗弯曲强度都有所提高，结晶温度和玻璃化转变温度都有所降低。其中MMT含量对复合材料的硬度影响比较明显，即使用量很少，复合材料的硬度也能得到明显的提高。但是随着MMT含量的增加，复合材料的抗拉伸强度和抗弯曲强度都有所下降，抗冲击强度和断裂伸长率也都有所下降。由此可见，MMT的加入，在一定程度上能增加复合材料的柔韧性，但是加入量过多，反而会使其弹性下降，脆性提高。经X 射线和透射电镜分析，当 MMT加入量为 2%时，PLA和LLDPE中间形成了一个柔性夹层，改善了 PLA脆性，使其在应用中由脆性材料转为韧性材料。
1.2.4 填充与增强改性
PLA的增强材料从几何形状来划分，大体上可分为片状和纤文状两类，而纤文状的又分为合成纤文和天然纤文如表1.2。其中，天然/生物纤文正在逐步取代合成增强纤文在传统的环境友好复合材料制备中的应用，采用天然纤文增强生物降解PLA树脂成为对生物降解树脂增强改性的一种备受瞩目的技术。
表1.2 PLA的主要增强材料
几何形状 增强材料
片状 滑石粉，云母，高岭土，蒙脱土
纤文状 合成纤文 玻璃纤文，碳纤文
天然纤文 醋酸纤文，洋麻纤文，剑麻纤文，黄麻纤文，亚麻纤文，马尼拉麻纤文等
1.2.5 聚乳酸的优点
（1） 聚乳酸（PLA）是一种新型的生物降解材料，使用可再生的植物资源（如玉米）所提出的淀粉原料制成。淀粉原料经由发酵过程制成乳酸，再通过化学合成转换成聚乳酸。其具有良好的生物可降解性，使用后能被自然界中微生物完全降解，最终生成二氧化碳和水，不污染环境，这对保护环境非常有利，是公认的环境友好材料。关爱地球，你我有责。世界二氧化碳排放量据新闻报道在2030年全球温度将升至60℃，普通塑料的处理方法依然是焚烧火化，造成大量温室气体排入空气中，而聚乳酸塑料则是掩埋在土壤里降解，产生的二氧化碳直接进入土壤有机质或被植物吸收，不会排入空气中，不会造成温室效应。